问题 问答题

如图所示的电路中,已为“60V60W”的电热器,R1,R2为定值电阻,S3为单刀双掷开关,开始时S1,S2都闭合,电源电压恒定.现将S,断开,电热器R的电功率变为开始时的

4
9
;再将S2断开,S3与b接通,电热器R的电功率变为开始时的
4
25
;如果将S1断开,S2闭合,S3与a接通,这时R:消耗的功率为
5
3
W,试求出R1、R2的阻值和电源电压.

答案

当S1,S2都闭合时,等效电路图如图1所示:

将S1断开时,等效电路图如图2所示;

再将S2断开,S1与b接通时,等效电路图如图3所示;

如果将S1断开,S2闭合,S3与a接通时,等效电路图如图4所示.

(1)电热器的电阻R=

U2R
PR
=
(60V)2
60W
=60Ω;

由图1可得:电热器R的电功率P1=

U2
R
=
U2
60Ω
------------①

由图2可得:电路中的电流I=

U
R1+R
=
U
R1+60Ω

则P2=I2R=(

U
R1+60Ω
2×60Ω=
4
9
P1----------------②

由①②式得:R1=30Ω.

由图3可得:电路中的电流I′=

U
R2+R1+R
=
U
R2+90Ω

则P3=(I′)2R=(

U
R2+90Ω
2×60Ω=
4
25
P1-----③

由①③两式得:R2=60Ω.

(2)由图4可得:并联部分的电阻R=

R1R2
R1+R2
=
30Ω×60Ω
30Ω+60Ω
=20Ω,

并联部分分得的电压U=

R
R+R
U=
20Ω
60Ω+20Ω
U=
1
4
U,

R2消耗的电功率为P4=

U2并
R2
=
(
1
4
U)
2
60Ω
=
5
3
W,

解得U=40V.

答:R1的阻值为30Ω,R2的阻值为60Ω,电源电压为40V.

单项选择题
判断题